CN104566952B - 一种家庭用小型生物质热风炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家庭用小型生物质热风炉，包括燃烧室、降尘室、换热室；燃烧室下方设置有炉篦；所述燃料仓下方出口处设置有能够定时定量向燃烧室输送生物质燃料的送料器；所述换热室内设有数根空气管道，空气管道外壁与换热室内壁之间的间隙为烟气通道；换热室的烟气出口通过烟气夹层、烟气顶层与排烟口相连通；烟气夹层中设置有水箱，烟气顶层中设置有冷水管；热风炉内部设置送风主管和四个送风支管。本发明结构紧凑、布局合理、热量利用效率高、烟尘排放量小、体积小，非常适合家庭使用；而且该产品能够根据生物质燃料的燃烧时间来定时定量地为燃烧室添加燃料，使得燃料能够得到充分燃烧，燃烧效率高。

Description

一种家庭用小型生物质热风炉

技术领域

本发明涉及一种热风炉，尤其涉及一种以生物质作为燃料的家庭用小型生物质热风炉。

背景技术

热风炉是人民生活和工业中最常见的能量转化设备，它将常规能源的化学能或电能转化为热能，能量以热风的形式供应给相应的设备，常用于干燥机、烘干机、成型机和采暖等，在畜禽养殖车间、蔬菜大棚等农产品生产场所也有广泛应用。热风炉的燃料通常是煤；但是，随着环保压力的日益增大和煤炭价格的上升，生物质正逐渐取代煤成为热风炉的燃料。我国的生物质燃料多是以玉米秸秆、稻草、棉秆等秸秆类生物质为原料，经颗粒机或者秸秆压块机压制而成。

传统的生物质热风炉主要包括燃料仓、燃烧室和换热室，燃料仓位于燃烧室上方。储藏在燃料仓的生物质燃料在燃烧室内燃烧，燃烧产生的热烟气与鼓送入换热室的空气进行热交换，冷烟气通过排烟口排出，热空气供给给相应设备。在上述传统热风炉中，生物质燃料的添加方式是依靠重力掉落。随着燃料在燃烧室炉篦上持续燃烧，燃烧后产生的炉灰通过炉篦的间隙落入燃烧室底部、炉篦上方出现空间，因此燃料仓中的生物质燃料通过重力作用掉落入燃烧室，补充燃料、保持燃烧。

但是，这种燃料添加方式仍有许多缺陷。由于燃料仓与燃烧室之间是连通的，因此，生物质燃料始终堆积在炉篦上方，影响了通风效果和氧气供给，燃料的燃烧效果无法保证；而且，当燃料仓中生物质燃料存储较多时，也会出现燃料下压使得未充分燃烧完全的燃料通过炉篦间隙被挤入燃烧室底部，影响了生物质燃料的使用效率，提高了供热成本。另外，传统的生物质热风炉一般体积较大，不适宜家庭使用；而且，当生物质燃料不充分燃烧时，会生成一氧化碳等有毒性可燃气体，这些有毒气体夹杂在烟气中直接外排，会对环境造成污染。外排烟气通常还具有较高温度，这部分热量未能得到利用而白白浪费，降低了热风炉的热量利用率。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种燃烧充分彻底、热量利用率高、烟尘排放少、能够定时定量添加燃料、适宜家庭使用的小型生物质热风炉。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种家庭用小型生物质热风炉，包括位于燃料仓下方的燃烧室、与燃烧室连通的降尘室、与降尘室连通的换热室，所述燃烧室下方设置有炉篦；所述燃料仓下方出口处设置有送料器，生物质燃料通过送料器送入燃烧室；所述送料器包括送料机构和旋转机构；所述送料机构的前端面和后端面均为圆形，送料机构的上部、下部对称开设有锥斗状的料腔A、料腔B；料腔A与料腔B之间的部分为阻隔部；在送料机构的圆心处设置有由旋转机构控制、能带动送料机构旋转的转轴；所述送料机构外侧还设置有与燃料仓固定连接的框体；框体的上部、下部分别开设有与料腔A、料腔B相对应的开口，框体的内侧壁与阻隔部的外侧壁紧密贴合；

所述换热室内设有数根空气管道，空气管道外壁与换热室内壁之间的间隙为烟气通道；空气管道的入口与换热送风口连通，空气管道的出口与热风出口连通；烟气通道的入口与换热室的烟气出口连通，烟气通道的出口与位于换热室上方的烟气夹层连通；在烟气夹层中设置有水箱，烟气夹层的烟气出口与位于其上方的烟气顶层相连通，烟气顶层中设置有蛇形盘绕的冷水管，烟气顶层与排烟口相连通；

所述热风炉内部设置送风主管，送风主管的一端与位于炉壳外部的鼓风机相连通，另一端分支为送风支管A、送风支管B和送风支管C；送风支管A的末端是位于炉篦下方的助燃送风口A，送风支管B的末端是位于燃烧室上部的助燃送风口B，送风支管C的末端是连通换热室中空气管道的换热送风口。

本发明的进一步改进在于：所述燃烧室的宽度大于燃料仓宽度，燃烧室的左右两侧炉墙与燃料仓的外侧壁之间形成烟气流出通道，在烟气流出通道的前侧内壁和后侧内壁的上部分别设置有纵向排列的两个助燃送风口B；所述前侧内壁上的助燃送风口B与后侧内壁上的助燃送风口B相对设置。

本发明的进一步改进在于：所述降尘室包括热烟气入口和热烟气出口，从热烟气入口一侧起依次设置有第一除尘板、第二除尘板、第三除尘板；其中，第一除尘板和第三除尘板均焊接在降尘室顶部、与降尘室底部之间形成烟气流通间隙，第一除尘板和第三除尘板均向热烟气出口方向倾斜、与降尘室顶部成45°~60°锐角；第二除尘板垂直焊接在降尘室底部、并与降尘室顶部之间形成烟气流通间隙。

本发明的进一步改进在于：所述换热室中，烟气通道的入口位于换热室的下部，烟气通道的出口位于换热室的上部，所述空气管道的入口位于换热室的上部，空气管道的热风出口位于换热室的下部。

本发明的进一步改进在于：所述烟气顶层中的冷水管为一组或几组；所述冷水管与空气管道均为螺纹波纹管。

本发明的进一步改进在于：所述排烟口的外圆周上焊接有若干环形的散热片。

本发明的进一步改进在于：位于炉篦上方的炉壳前端面上设有掏渣口，位于炉篦下方的炉壳前端面上设有清灰口；位于降尘室下方的炉壳前端面上设有清尘口；所述燃料仓前侧壁的上部开设有加料口。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明提供了一种家庭用小型生物质热风炉。该热风炉结构紧凑、布局合理、热量利用效率高、烟尘排放量小、体积小，非常适合家庭使用；而且该产品能够根据生物质燃料的燃烧时间来定时定量地为燃烧室添加燃料，使得燃料能够得到充分燃烧，燃烧效率高。

本发明产品的送风系统包括送风主管和三根送风支管，空气通过不同的送风支管被送入不同位置。助燃送风口A的送风用于为生物质燃料提供氧气，使得生物质燃料在燃烧室中能够充分燃烧，保持稳定的燃烧速度以稳定提供热烟气；同时燃料经过充分燃烧之后的炉灰产量也大大减少、进而减少了热烟气中夹带的烟尘。助燃送风口B的送风能够使燃烧过程产生的可燃性气体充分燃烧，提高了生物质燃料的利用率，供热量显著提高，而且能够有效防止有毒气体外泄，避免环境污染。换热送风口的送风送至换热室空气管道、与烟气通道中的热烟气进行热交换，所产生的热空气用于为供暖场所升温。上述三个送风口分别单独控制，在使用时可以根据所用生物质燃料的水分含量、易燃性能等对各个送风口的送风量进行调整，通过调节燃烧室的氧气含量来保证生物质燃料的充分燃烧和供热，通过调节换热室的空气进量来保证热交换后热空气的温度，实用性强。

本发明在燃料仓出口处安装有可定时定量输送燃料的送料器。送料器可以根据生物质燃料的燃烧时间来自动进行旋转，从而把料腔中的燃料定时定量加入燃烧室中进行燃烧，使燃烧产生的放热稳定均一，进而保证了热风炉吹出的热风温度的稳定性。送料器的使用，将燃料仓与燃烧室进行了隔离，使得燃烧室内的燃料堆积松散、氧气充分，有利于引燃；并有效避免了未燃尽的燃料被挤落炉篦、造成燃料的浪费，减少了人工操作，降低了工作强度。

本发明降尘室具有二次除尘结构，可以将热烟气中的绝大部分烟尘分离出来，从而减少进入换热室中的烟尘，以免烟尘附着在换热室内壁上影响换热效率，同时降低了外排烟气包含的烟尘量，非常环保。

由于流出换热室的烟气温度仍然较高，为了进一步利用烟气余热，本发明设置了水箱和数根冷水管。水箱中能够一次性存储定量冷水；冷水管可以与自来水管直接相连，冷水管出口处连接水龙头。温度较高的烟气首先进入烟气夹层、对水箱中的冷水加热，然后流入烟气顶层，为冷水管中的流动水进行升温，这样的设置能够同时为生产生活提供大量热水和多股流动温水，非常适宜家庭洗澡、洗衣等使用。这样，从排烟口排出的烟气温度已经大大降低；本发明排烟口处还设置有散热片，能够将外排烟气中的余热散发于环境中、提高环境温度。经过上述多次换热，燃烧室产生的热烟气的热量被彻底利用，利用效率高，实用性强。

本发明用于换热的空气管道和冷水管均选用螺纹波纹管，不仅能使相同长度的换热管的换热面积大大增加，还能使管内的流体形成紊流，从而大大缩短了热交换时间，显著提高热交换的效率。管内形成的紊流，能够在一定程度上冲刷管内壁，使管壁不易结垢，在保证换热效果的同时延长了管道寿命。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明送料器的主视结构示意图；

图3是本发明送料器的侧视结构示意图；

图4是本发明送料器的俯视结构示意图；

图5是本发明降尘室的结构示意图。

其中，1、燃料仓，2、燃烧室，3、换热室，4、降尘室，41、热烟气入口，42、热烟气出口，431、第一除尘板，432、第二除尘板，433、第三除尘板，44、清尘口，5、鼓风机，6、炉篦，7、排烟口，8、送风主管，9、送风支管A，10、助燃送风口A，11、送风支管B，12、助燃送风口B，13、送风支管C，14、换热送风口，15、烟气夹层，16、水箱，17、烟气顶层，18、冷水管，19、掏渣口，20、清灰口，21、热风出口，22、炉壳，23、散热片，24、送料器，241、框体，2421、料腔A，2422、料腔B，243、阻隔部，244、转轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

一种家庭用小型生物质热风炉，如图1所示，包括炉壳22，炉壳22内腔里设置有燃料仓1、燃烧室2、换热室3、降尘室4。

所述燃料仓1位于燃烧室2上方，用于盛装生物质燃料。在燃料仓1的前侧壁的上部开设有用于添加燃料的加料口，加料口上配合设置有加料门。将燃料仓1加满后即闭合加料门，待燃料快燃尽时再次打开加料门添加燃料；添加燃料的过程为间歇式操作，劳动强度低。在燃料仓1底部设置有锥形出料口，锥形出料口底端设置有送料器24。

如图2、图3、图4所示，送料器24包括送料机构和控制机构。送料机构的前端面和后端面均为圆形，送料机构的上部、下部对称开设有锥斗状的料腔A2421、料腔B2422；料腔A2421与料腔B2422之间的实体部分为阻隔部243。在送料机构的圆心处设置有贯穿送料机构的转轴244，转轴244在控制机构的控制下运动、并带动送料机构旋转。在本实施例中，所述控制机构为电机控制。在送料机构的外侧还相应设置有框体241，框体241固定连接在燃料仓1锥形出料口的侧壁上，框体241的上部和下部分别开设有与料腔A、料腔B相对应的开口，燃料仓中的生物质燃料可以通过该开口进入料腔中；阻隔部243的外侧壁与框体241的内侧壁紧密贴合、将燃料仓和燃烧室分隔开，有利于生物质燃料在燃烧室中充分燃烧。

在工作中，根据生物质燃料的水分和料腔的容量，确定料腔所盛装的燃料燃尽的时间，并将控制机构自动旋转180°的时间间隔设定为燃尽时间。当料腔A2421垂直向上、料腔B2422垂直向下、阻隔部243位于左右两侧时，料腔A2421与燃料仓1连通，生物质燃料落入料腔A中；料腔B2422与燃烧室2连通。待燃烧室2中的生物质燃料基本燃尽时，控制机构控制送料机构旋转，使料腔A2421垂直向下，其盛装的生物质燃料落入燃烧室2进行燃烧，料腔B2422垂直向上重新盛装燃料。通过送料机构的不断旋转，来完成生物质燃料的定时定量添加。当所用生物质燃料的水分过大、燃烧速度减慢时，可以通过控制机构调整自动旋转的时间间隔，以保证燃料充分燃尽、燃料利用率最高。

燃烧室2设置在燃料仓1的下方，并与降尘室4相连通；燃烧室2的宽度大于燃料仓1宽度。燃烧室2的下部设置有炉篦6，生物质燃料在炉篦6上进行燃烧，燃烧产生的炉灰落入燃烧室2底部。位于炉篦6上方的炉壳22的前端面上设置有掏渣口19，用于清除生物质燃料燃烧所产生的炉渣；位于炉篦6下方的炉壳22的前端面上设有清灰口20，用于清除掉落的炉灰。在炉篦6下方设有助燃送风口A10，助燃送风口A10通过送风支管A9与送风主管8相连通。来自助燃送风口A10的送风能够为燃料燃烧提供充足氧气、提高燃烧速度。

燃烧室2的左侧炉墙与燃料仓1的左侧外壁、燃烧室2的右侧炉墙与燃料仓1的右侧外壁之间分别形成烟气流出通道，生物质染料燃烧产生的热烟气通过烟气流出通道进入降尘室4。烟气流出通道的前侧内壁和后侧内壁上分别设置有2个助燃送风口B12，这2个助燃送风口B12纵向排列；前侧内壁上的2个助燃送风口B12和后侧内壁上的2个助燃送风口B12相对设置。助燃送风口B12的送风来自鼓风机5、经送风主管8和送风支管B11输送。来自助燃送风口B12的送风一方面降低了燃料仓1侧壁的温度、提高了热风炉的安全系数，另一方面有助于生物质燃料的充分燃烧。当生物质燃料燃烧不充分时，会产生一氧化碳等可燃性有毒气体；助燃送风口B的送风能够与烟气充分混合、提供充足氧气使烟气中包含的可燃性气体彻底燃烧，不仅提高生物质热风炉的供热量和供热效率，而且有效避免了有毒气体外排对环境所造成的污染。助燃送风口B12的个数和布置方式都可以根据实际需求进行调整。

降尘室4与燃烧室2相连通，如图5所示，热烟气入口41位于降尘室4的顶部左端，热烟气出口42位于降尘室4的顶部右端。降尘室4内从左到右依次设置有第一除尘板431、第二除尘板432、第三除尘板433。其中，第一除尘板431和第三除尘板433均焊接在降尘室4顶部、与降尘室4底部之间形成烟气流通间隙，第一除尘板431和第三除尘板433均向右倾斜、与降尘室4顶部成45°~60°的锐角。在本实施例中，第一除尘板431与降尘室4顶板的夹角、第三除尘板433与降尘室4顶板的夹角是相同的，也可以根据热烟气中的烟尘含量对夹角角度进行调整。第二除尘板432垂直焊接在降尘室4底部、并与降尘室4顶部形成烟气流通间隙。炉壳22上对应于降尘室4的位置设有清尘口44；当降尘室4中烟尘量积累较多时，可以打开除尘口、集中清理烟尘。

工作时，来自燃烧室的热烟气由热烟气入口进入降尘室，由于体积增大、热烟气流速降低，使得烟气中的烟尘逐渐沉降到降尘室底部。由于第一除尘板、第二除尘板和第三除尘板的阻挡，热烟气只能通过烟气流通间隙进行折线运动；通过限定热烟气的流动方向，使得热烟气均能被有效除尘、保证稳定可控的除尘效果。在热烟气的流动过程中，其流动速度逐渐降低，烟尘在向下流动的过程中沉降下来；在热烟气第二次向下流动过程中，热烟气中颗粒较小的烟尘也可以沉降下来，从而达到二次沉降、彻底除尘的目的。

经过降尘室4除尘的热烟气被送入换热室3进行热交换。换热室3位于燃烧室2的两侧、降尘室4上方。换热室3内部设置有数根空气管道，空气管道与换热室3内壁之间的间隙为烟气通道。空气管道可以是蛇形盘绕的弯管，或者是横纵交错的直管；空气管道选用螺纹波纹管，其管体表面有起伏的波纹，能够有效增大换热面积。所述空气管道的入口位于换热室3的上部，与送风支管C13的换热送风口14相连通；空气管道的出口连通至位于换热室3的下部的热风出口21，热风出口21与环境相通。所述烟气通道的入口位于换热室3的下部、与降尘室4的烟气出口相连通，烟气通道的出口位于换热室3的上部、与烟气夹层15相连通。除了空气管道入口、空气管道出口、烟气通道入口、烟气通道出口之外，换热室内壁均为密封。来自降尘室4的热烟气进入换热室3的烟气通道，来自鼓风机5的空气经由送风主管8、送风支管C13送入换热室3的空气管道；热烟气自下而上运动，空气自上而下运动，通过空气管道的管壁进行热交换。换热产生的热空气从位于换热室3下部的热风出口21排出、并输送至需要供暖的场所中使用，完成换热的烟气经由烟气出口排到烟气夹层15中。

烟气夹层15位于换热室3上方，烟气夹层15中设置有水箱16，水箱16用于储存冷水、并吸收烟气夹层中的烟气余热来为冷水加热，方便家庭使用。完成对水箱加热的烟气进入烟气夹层15上方的烟气顶层17，烟气顶层17与排烟口7相连通。烟气顶层17中设置有一组或多组蛇形盘绕的冷水管18，冷水管18的进口端直接连通自来水管，冷水管18的出口端直接连通水龙头。冷水管18选用螺纹波纹管，以增强换热效果。水箱16和冷水管18的设置，利用冷水来进一步吸收烟气中的余热，为生产生活提供热水和流动温水，同时降低了排烟口7排出的烟气温度，提高了生物质热风炉的热效率。从换热室3流出的热烟气，经过烟气夹层15和烟气顶层17进一步换热后、从排烟口7排到炉外。在排烟口7的外圆周上焊接有若干环形的散热片23，能够将烟气残余的热量传输散于空气中，提高环境温度。

所述加料口、掏渣口、清灰口和清尘口上均设置有密封门。密封门关闭后，除鼓风机送风、冷烟气排烟、热空气排风外，整个热风炉处于密闭状态。

本发明的工作过程为：

生物质热风炉运行时，将生物质燃料存储于燃料仓内，通过底部出口处的送料器将燃料定时定量的进入燃烧室中，同时助燃送风口A持续送风，使生物质燃料在炉蓖上进行燃烧；燃烧产生的热烟气与助燃送风口B的送风混合，使热烟气中的可燃性气体进一步燃烧放热。然后热烟气进入降尘室沉降除尘，除尘后的热烟气被送入换热室，与来自换热送风口的空气进行换热，热空气由热风出口排至需供暖场所；完成换热的烟气依次对烟气夹层中的水箱、烟气顶层中的冷水管中的冷水进一步加热，最终通过排烟口排出。

工作时，鼓风机将环境中的冷空气不断吹入生物质热风炉内，通过送风主管进入生物质热风炉内的冷空气分为三股：①通过送风支管A输送、由助燃送风口A送至炉篦下方，用于为炉篦上的燃料提供充足氧气、加快燃烧速度；②通过送风支管B输送、由助燃送风口B送至燃烧室上部，用于与生物质燃料燃烧产生的热烟气混合、使热烟气中包含的可燃性气体充分燃烧；③通过送风支管C输送、由换热送风口送入换热室的空气管道，与换热室烟气管道内的热烟气进行热交换，加热空气由热风出口排至需供暖场所。

Claims (7)

1.一种家庭用小型生物质热风炉，包括位于燃料仓（1）下方的燃烧室（2）、与燃烧室（2）连通的降尘室（4）、与降尘室（4）连通的换热室（3），所述燃烧室（2）下方设置有炉篦（6）；其特征在于：所述燃料仓（1）下方出口处设置有送料器（24），生物质燃料通过送料器（24）送入燃烧室（2）；所述送料器（24）包括送料机构和旋转机构；所述送料机构的前端面和后端面均为圆形，送料机构的上部、下部对称开设有锥斗状的料腔A（2421）、料腔B（2422）；料腔A（2421）与料腔B（2422）之间的部分为阻隔部（243）；在送料机构的圆心处设置有由旋转机构控制、能带动送料机构旋转的转轴（244）；所述送料机构外侧还设置有与燃料仓（1）固定连接的框体（241）；框体（241）的上部、下部分别开设有与料腔A（2421）、料腔B（2422）相对应的开口，框体（241）的内侧壁与阻隔部（243）的外侧壁紧密贴合；

所述换热室（3）内设有数根空气管道，空气管道外壁与换热室（3）内壁之间的间隙为烟气通道；空气管道的入口与换热送风口（14）连通，空气管道的出口与热风出口（21）连通；烟气通道的入口与降尘室（4）的烟气出口连通，烟气通道的出口与位于换热室（3）上方的烟气夹层（15）连通；在烟气夹层（15）中设置有水箱（16），烟气夹层（15）的烟气出口与位于其上方的烟气顶层（17）相连通，烟气顶层（17）中设置有蛇形盘绕的冷水管（18），烟气顶层（17）与排烟口（7）相连通；

所述热风炉内部设置送风主管（8），送风主管（8）的一端与位于炉壳（22）外部的鼓风机（5）相连通，另一端分支为送风支管A（9）、送风支管B（11）和送风支管C（13）；送风支管A（9）的末端是位于炉篦（6）下方的助燃送风口A（10），送风支管B（11）的末端是位于燃烧室（2）上部的助燃送风口B（12），送风支管C（13）的末端是连通换热室（3）中空气管道的换热送风口（14）。

2.根据权利要求1所述的一种家庭用小型生物质热风炉，其特征在于：所述燃烧室（2）的宽度大于燃料仓（1）宽度，燃烧室（2）的左右两侧炉墙与燃料仓（1）的外侧壁之间形成烟气流出通道，在烟气流出通道的前侧内壁和后侧内壁的上部分别设置有纵向排列的两个助燃送风口B（12）；所述前侧内壁上的助燃送风口B（12）与后侧内壁上的助燃送风口B（12）相对设置。

3.根据权利要求2所述的一种家庭用小型生物质热风炉，其特征在于：所述降尘室（4）包括热烟气入口（41）和热烟气出口（42），从热烟气入口（41）一侧起依次设置有第一除尘板（431）、第二除尘板（432）、第三除尘板（433）；其中，第一除尘板（431）和第三除尘板（433）均焊接在降尘室（4）顶部、与降尘室（4）底部之间形成烟气流通间隙，第一除尘板（431）和第三除尘板（433）均向热烟气出口（42）方向倾斜、与降尘室（4）顶部成45°~60°锐角；第二除尘板（432）垂直焊接在降尘室（4）底部、并与降尘室（4）顶部之间形成烟气流通间隙。

4.根据权利要求3所述的一种家庭用小型生物质热风炉，其特征在于：所述换热室（3）中，烟气通道的入口位于换热室（3）的下部，烟气通道的出口位于换热室（3）的上部，所述空气管道的入口位于换热室（3）的上部，空气管道的热风出口（21）位于换热室（3）的下部。

5.根据权利要求4所述的一种家庭用小型生物质热风炉，其特征在于：所述烟气顶层（17）中的冷水管（18）为一组或几组；所述冷水管（18）与换热室（3）中的空气管道均为螺纹波纹管。

6.根据权利要求5所述的一种家庭用小型生物质热风炉，其特征在于：所述排烟口（7）的外圆周上焊接有若干环形的散热片（23）。

7.根据权利要求1~6任一项所述的一种家庭用小型生物质热风炉，其特征在于：位于炉篦（6）上方的炉壳（22）前端面上设有掏渣口（19），位于炉篦（6）下方的炉壳（22）前端面上设有清灰口（20）；位于降尘室（4）下方的炉壳（22）前端面上设有清尘口（44）；所述燃料仓（1）前侧壁的上部开设有加料口。